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CINEMÁTICA VÍA EXPERIMENTOS

Precedentes Las ideas de cinemática se introducen en la enseñanza básica. Se repiten más tarde, en la educación media. Aparece nuevamente (a otro nivel) en un curso introductorio en las ingenierías…. Luis Argomedo Andrés Carú Ricardo Henríquez Nelson Zamorano. Luis Argomedo

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Presentation Transcript

  1. Precedentes • Las ideas de cinemática se introducen en la enseñanza • básica. Se repiten más tarde, en la educación media. • Aparece nuevamente (a otro nivel) en un curso • introductorio en las ingenierías… Luis Argomedo Andrés Carú Ricardo Henríquez Nelson Zamorano Luis Argomedo Andrés Carú Ricardo Henríquez Nelson Zamorano CINEMÁTICA VÍA EXPERIMENTOS Objetivo General A largo plazo : Desarrollar un método que se pueda transferir a la educación media y que – en el futuro cercano- permita a los estudiantes que ingresen a la Universidad estar familiarizados con las ideas y métodos de la cinemática a un nivel cuantitativo.

  2. Objetivo General • A corto plazo : • Probar este protocolo en los cursos introductorios • en aquellos a los que tenemos acceso: • Primer año de Ingeniería (UChile) • Escuela de verano • Otros • De cualquier forma esta introducción seguirá vigente • por el tiempo necesario para perfeccionarlo de manera • Que pueda trasladarse a los colegios. CINEMÁTICA VÍA EXPERIMENTOS Luis Argomedo Andrés Carú Ricardo Henríquez Nelson Zamorano

  3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Un entrenamiento en la realización de mediciones • con diferentes instrumentos: desde un • cronómetro , una foto-compuerta hasta utilizar los • datos incluidos en un equipo, una cámara por ejemplo. • Introducir las ideas básicas de cinemática: posición, • velocidad, aceleración… mediante experimentos. • Métodos numéricos asociados: manipular una base • de datos, por ejemplo. • Nota: Estos métodos irán evolucionando en el • tiempo. • Este modelo representa también una oportunidad de • confrontar diversos resultados canónicos, que • aparecen en los textos y que, en general, los • estudiantes no toman conciencia de las aproximaciones • consideradas. Luis Argomedo Andrés Carú Ricardo Henríquez Nelson Zamorano CINEMÁTICA VÍA EXPERIMENTOS

  4. Actividades Propuestas Posición Mediciones Velocidad Manejo de Datos Aceleración Métodos Numéricos CINEMÁTICA VÍA EXPERIMENTOS No discutimos aquí el procedimiento utilizado en la obtención de las imágenes del movimiento de la esfera. Pueden ser consultadas a Andrés Carú acaru@dfi.uchile.cl Luis Argomedo Andrés Carú Ricardo Henríquez Nelson Zamorano

  5. Riel en V CINEMÁTICA VÍA EXPERIMENTOS Con este ejemplo podemos ilustrar todos los procedimientos asociados a esta experiencia Luis Argomedo Andrés Carú Ricardo Henríquez Nelson Zamorano

  6. Medir la pérdida de energía Son dos planos inclinados, la velocidad y aceleración cambian de signo Se espera que la aceleración sea nula en el centro de la V Donde se pierde más energía, Donde resbala y donde rueda sin resbalar Se piden respuestas cualitativas y de apreciación CINEMÁTICA VÍA EXPERIMENTOS Luis Argomedo Andrés Carú Ricardo Henríquez Nelson Zamorano

  7. Posición vs Tiempo Se capturaron, automáticamente , todos los puntos. Manualmente se pueden seleccionar los de interés. La velocidad se obtiene aplicando directamente la definición a los datos obtenidos. CINEMÁTICA VÍA EXPERIMENTOS Velocidad vs Tiempo Luis Argomedo Andrés Carú Ricardo Henríquez Nelson Zamorano

  8. La aceleración se obtuvo como una aplicación directa de la definición. Requiere de un trato (numérico) más fino. Podemos ver cuando deja de resbalar?? CINEMÁTICA VÍA EXPERIMENTOS Luis Argomedo Andrés Carú Ricardo Henríquez Nelson Zamorano

  9. CINEMÁTICA VÍA EXPERIMENTOS Luis Argomedo Andrés Carú Ricardo Henríquez Nelson Zamorano

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  12. CINEMÁTICA VÍA EXPERIMENTOS Luis Argomedo Andrés Carú Ricardo Henríquez Nelson Zamorano

  13. Otra Aplicación Verificación indirecta de la Ley de Snell Choque de dos bolitas con velocidades diferentes El punto de choque es la interface entre los dos medios Los tramos recorridos se verifican en el diagrama inferior El tiempo se obtiene de este experimento de cinemática. CINEMÁTICA VÍA EXPERIMENTOS B V 2V A Luis Argomedo Andrés Carú Ricardo Henríquez Nelson Zamorano

  14. Realidad Aumentada: una búsqueda de alternativas para capturar la atención de los estudiantes Otras posibilidades… Cursos a distancia hacer el experimento en la casa CINEMÁTICA VÍA EXPERIMENTOS Luis Argomedo Andrés Carú Ricardo Henríquez Nelson Zamorano

  15. CINEMÁTICA VÍA EXPERIMENTOS

  16. Conclusiones 1.- Ventajas en Cinemática Uno de los problemas principales en la educación de las Ciencias experimentales radica en la elaboración e interpretación de gráficos. Cinemática es un área de la física que permite observar in situ el efecto sobre los gráficos al modificar las variables involucradas en el movimiento. 2.- Medición Para estudiar la cinemática de un movimiento necesitamos medir dos cantidades: distancia y tiempo. Algunos métodos tradicionales para esto son: Huincha y cronómetro: Se divide la trayectoria en intervalos, los cuales se miden directamente con una huincha. El tiempo por intervalos se obtiene a través de cronómetros. FOTO Fotopuerta. A través de la fotopuerta se mide el tiempo que permanece interrumpida la señal entre emisor y detector. Otro uso habitual es en conjunto con una polea.FOTO Sensor Doppler CINEMÁTICA VÍA EXPERIMENTOS Luis Argomedo Andrés Carú Ricardo Henríquez Nelson Zamorano

  17. d) Cámara Web A través de una cámara web “”, se graba el movimiento que se desea estudiar. El programa Amcap que controla la cámara, permite además obtener un tiempo promedio entre cada fotograma del video obtenido. Luego el video con extensión AVI se abre con el programa ImageJ, que lo transforma en una serie de fotogramas. Sobre estos fotogramas, fijando una escala previamente medida, se miden las distancias y se considera el tiempo promedio entre cada fotograma. Este procedimiento puede ser manual o automático. FOTO 2.- ¿Por qué es mejor este método? a) Permite la configuración manual y automática. No es caja negra. FOTO b) Se puede filmar movimiento s rápidos y pequeños (Ej. Caída libre y browniano, por ejemplo el browniano con microscopio sólo se puede con una camara) FOTO c) Permite observar nuevamente la filmación una vez hecho los gráficos (los otros metodos no), e ir comparando. 3.- ¿Cómo se compara con otros? Medir un mismo movimiento con todos los métodos y comparar los resultados y la metodología CINEMÁTICA VÍA EXPERIMENTOS

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